Tối ưu hóa cấu tạo hệ giằng tăng cường tính ổn định của giàn giáo chịu tải trọng ngang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TỐI ƯU HÓA CẤU TẠO HỆ GIẰNG TĂNG CƯỜNG TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA GIÀN GIÁO CHỊU TẢI TRỌNG NGANG MÃ SỐ: SV2022-688 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PHẠM CÔNG MINH SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TỐI ƯU HÓA CẤU TẠO HỆ GIẰNG TĂNG CƯỜNG TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA GIÀN GIÁO CHỊU TẢI TRỌNG NGANG SV2022-68 Thuộc nhóm ngành khoa học: Xây dựng – Kiến trúc SV thực hiện: Phạm Công Minh Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 19149CL1B, Đào Tạo CLC Năm thứ: 04 /Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Cơng Trình Xây Dựng Phạm Cơng Minh Nguyễn Văn Hồng Hồng Gia Hội Trần Ngọc Huy Người hướng dẫn: PGS.TS Hà Duy Khánh TP Hồ Chí Minh, 11/2022 MỤC LỤC MỞ ĐẦU TỔNG QUAN TINH HINH NGHIEN CỨU THUỘC LINH VỰC DỀ TAI 1.1 TỔNG QUAN TINH HINH NGHIEN CỨU THUỘC LINH VỰC CỦA DỀ TAI: 1.2 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 QN TÍNH, LỰC QN TÍNH LÀ GÌ ? 10 2.2 NGUỒN GỐC CỦA LỰC QN TÍNH TRONG BƠM BÊ TƠNG 11 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐO 12 3.1 LỰC QUÁN TÍNH 12 CHƯƠNG MƠ HÌNH ETABS 14 4.1 THÔNG SỐ VẬT LIỆU 14 4.1.1 Xà gồ 14 4.1.2 Giàn giáo nêm 15 4.1.3 Giàn giáo thường 16 4.1.4 Giàn giáo Ring Lock 16 4.2 MO HINH GIAN GIAO NEM 17 4.2.1 Khai báo đặc trưng vật liệu, tiết diện 17 4.2.2 Mô hình tiết diện 20 4.2.3 Biểu đồ nội lực 22 4.3 TÍNH TỐN, KIỂM TRA MƠ HÌNH GIÀN GIÁO NÊM 23 4.3.1 Tính tốn đặc trưng tiết diện vật liệu 23 4.3.2 Kiểm tra chuyển vị 25 4.3.3 Kiểm tra chống đứng 26 I 4.3.4 Kiểm tra giằng ngang 27 4.4 MƠ HÌNH GIÀN GIÁO THƯỜNG 27 4.4.1 Khai báo đặc trưng vật liệu, tiết diện 27 4.4.2 Mơ hình tiết diện 30 4.4.3 Biểu đồ nội lực 32 4.5 TÍNH TỐN, KIỂM TRA MƠ HÌNH GIÀN GIÁO THƯỜNG 33 4.5.1 Tính toán đặc trưng tiết diện vật liệu 33 4.5.2 Kiểm tra chuyển vị 35 4.5.3 Kiểm tra chống đứng 36 4.5.4 Kiểm tra giằng chéo 37 4.6 MƠ HÌNH GIÀN GIÁO RINGLOCK 37 4.6.1 Khai báo đặc trưng vật liệu, tiết diện 37 4.6.2 Mơ hình tiết diện 40 4.6.3 Biểu đồ nội lực 42 4.7 TÍNH TỐN, KIỂM TRA MƠ HÌNH GIÀN GIÁO RING LOCK 43 4.7.1 Tính tốn đặc trưng tiết diện vật liệu 43 4.7.2 Kiểm tra chuyển vị 45 4.7.3 Kiểm tra chống đứng 46 4.7.4 Kiểm tra giằng ngang 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 48 5.1 GIÀN GIÁO NÊM 49 5.2 GIÀN GIÁO THƯỜNG 53 5.3 GIÀN GIÁO RING LOCK 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 II DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thời gian giật ống bơm bê tông 12 Bảng 2: Số lần giật ống bơm ứng với xe 13 Bảng 3: Bảng quy cách thép hộp mạ kẽm [3] 14 Bảng 4: Thông số mặt cắt chống đứng 23 Bảng 5: Bảng thông số đặc trưng tiết diện 24 Bảng 6: Thống số mặt cắt giằng ngang 24 Bảng 7: Bảng thông số đặc trưng tiết diện 25 Bảng 8: Bảng tra TH nội lực lớn xuất chống 26 Bảng 9: Bảng tra TH nội lực lớn xuất giằng ngang 27 Bảng 10: Thông số mặt cắt chống đứng 33 Bảng 11: Bảng thông số đặc trưng tiết diện 34 Bảng 12: Thống số mặt cắt giằng ngang 34 Bảng 13: Bảng thông số đặc trưng tiết diện 35 Bảng 14: Bảng tra TH nội lực lớn xuất chống 36 Bảng 15: Bảng tra TH nội lực lớn xuất giằng ngang 37 Bảng 16: Thông số mặt cắt chống đứng 43 Bảng 17: Bảng thông số đặc trưng tiết diện 44 Bảng 18: Thống số mặt cắt giằng ngang 44 Bảng 19: Bảng thông số đặc trưng tiết diện 45 Bảng 20: Bảng tra TH nội lực lớn xuất chống 46 Bảng 21: Bảng tra TH nội lực lớn xuất giằng ngang 47 Bảng 22: Đặc trưng hình học vật liệu: 48 Bảng 23: Các tổ hợp nội lực giàn giáo nêm 49 Bảng 24: Các TH tối ưu giằng giàn giáo nêm 50 III Bảng 25: Các tổ hợp nội lực giàn giáo thường 53 Bảng 26: Nội lực hệ chống – giằng giàn giáo thường 54 Bảng 27: Các tổ hợp nội lực giàn giáo Ringlock 55 Bảng 28: Các TH tối ưu giằng giàn giáo Ringlock 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Sập giàn giáo cơng ty in Thành Long [7] Hình 2: Sập giàn giáo nhà dân đường Điện Biên Phủ, P5, TP Tuy Hoà [7] Hình 3: Khảo sát lực qn tính thơng qua lò xo Hình 4: Hệ giàn giáo đỡ cốp pha dầm, sàn đổ bê tông ngang Hình 5: Hướng lực qn tính so với gia tốc [1] 10 Hình 6: Ngun nhân sinh lực qn tính lịng ống bơm bê tơng 11 Hình 7: Xà gồ 5x10 14 Hình 8: Quy cách chọn chống đứng [4] 15 Hình 9:Quy cách chọn giằng ngang [4] 15 Hình 10: Thơng số kĩ thuật khung giàn giáo H =1200mm [5] 16 Hình 11: Thơng số kĩ thuật giàn giáo đĩa Ringlock [6] 17 Hình 12: Tạo hệ lưới trục 18 Hình 13: Khai báo vật liệu thép 18 Hình 14: Khai báo tiết diện chống đơn 2700x60x3(mm) 18 Hình 15: Khai báo tiết diện giằng ngang 1600x42x2(mm) 19 Hình 16: Khai báo tiết diện xà gồ 100x50x3(mm) 19 Hình 17: Khai báo vật liệu sàn cứng 200x100(mm) 19 Hình 18: Bước mơ hình chống đơn 20 Hình 19: Bước mơ hình xà gồ sàn cứng 20 IV Hình 20: Bước mơ hình giằng ngang 20 Hình 21: Bước gán tải ngang 21 Hình 22: Bước gán liên kết 21 Hình 23: Bước chọn mặt phẳng làm việc → Chạy mơ hình 21 Hình 24: Biểu đồ chuyển vị ngang đỉnh chống 22 Hình 25: Biểu đồ nội lực dọc 22 Hình 26: Biểu đồ nội lực Moment 22 Hình 27: Tiết diện mặt cắt ngang chống đứng 23 Hình 28: Tiết diện mặt cắt ngang giằng ngang 24 Hình 29: Sơ đồ chuyển vị giàn giáo nêm 25 Hình 30: Tạo hệ lưới trục 28 Hình 31: Khai báo vật liệu thép 28 Hình 32: Khai báo tiết diện chống 1200x42x2(mm) 29 Hình 33: Khai báo tiết diện giằng chéo 1710x21x1(mm) 29 Hình 34: Khai báo tiết diện xà gồ 100x50x3(mm) 29 Hình 35: Khai báo vật liệu sàn cứng 200x100(mm) 30 Hình 36: Bước mơ hình chống đơn 30 Hình 37: Bước mơ hình xà gồ sàn cứng 30 Hình 38: Bước mơ hình giằng chéo 31 Hình 39: Bước gán tải ngang 31 Hình 40: Bước gán liên kết 31 Hình 41: Bước chọn mặt phẳng làm việc → Chạy mô hình 32 Hình 42: Biểu đồ chuyển vị ngang đỉnh chống 32 Hình 43: Biểu đồ nội lực dọc 32 Hình 44: Biểu đồ nội lực Moment 33 V Hình 45: Tiết diện mặt cắt ngang chống đứng 33 Hình 46: Tiết diện mặt cắt ngang giằng ngang 34 Hình 47: Sơ đồ chuyển vị giàn giáo thường 35 Hình 48: Tạo hệ lưới trục 38 Hình 49: Khai báo vật liệu thép 38 Hình 50: Khai báo tiết diện chống đơn 2700x60x2.5(mm) 39 Hình 51: Khai báo tiết diện giằng ngang 1450x42x2(mm) 39 Hình 52: Khai báo tiết diện xà gồ 100x50x3(mm) 39 Hình 53: Khai báo vật liệu sàn cứng 200x100(mm) 40 Hình 54: Bước mơ hình chống đơn 40 Hình 55: Bước mơ hình xà gồ sàn cứng 40 Hình 56: Bước mơ hình giằng ngang 41 Hình 57: Bước gán tải ngang 41 Hình 58: Bước gán liên kết 41 Hình 59: Bước chọn mặt phẳng làm việc → Chạy mơ hình 42 Hình 60: Biểu đồ chuyển vị ngang đỉnh chống 42 Hình 61: Biểu đồ nội lực dọc 42 Hình 62: Biểu đồ nội lực Moment 42 Hình 63: Tiết diện mặt cắt ngang chống đứng 43 Hình 64: Tiết diện mặt cắt ngang giằng ngang 44 Hình 65: Sơ đồ chuyển vị giàn giáo Ring Lock 45 Hình 66: Hệ chống - giằng thông thường giàn giáo nêm 49 Hình 67: Hệ chống – giằng giàn giáo thường 53 Hình 68: Hệ chống – giằng thơng thường giàn giáo Ringlock 55 VI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Tối ưu hóa cấu tạo hệ giằng tăng cường tính ổn định giàn giáo chịu tải trọng ngang - Chủ nhiệm đề tài: Phạm Công Minh - Lớp: 19149CL1B - Thành viên đề tài: STT Họ tên Mã số SV: 19149009 Khoa: ĐT CLC MSSV Lớp Khoa Nguyễn Văn Hoàng 19149122 19149CL1A CLC Hoàng Gia Hội 19149124 19149CL1A CLC Trần Ngọc Huy 18149250 181491A CLC - Người hướng dẫn: PGS.TS Hà Duy Khánh Mục tiêu đề tài: - Tìm cấu tạo hệ giằng hệ giàn giáo cách tốt để đảm bảo ổn định giàn giáo chịu tác động tải ngang đổ bê tơng Tính sáng tạo: - Sử dụng phần mềm ETABS để mơ hình phân tích nội lực nguy hiểm khung Kết nghiên cứu: - Tính tốn vị trí có nội lực, chuyển vị nguy hiểm khung giàn giáo chịu tải trọng ngang - Lựa chọn phương án giằng phù hợp để vừa đảm bảo khả chịu lực, tính ổn định vừa tối ưu thiết bị khơng gian thi cơng Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Cung cấp phương pháp giằng tối ưu giàn giáo chịu tải trọng ngang - Làm tài liệu học tập cho sở giáo dục đại học đào tạo kỹ sư xây dựng - Áp dụng chương trình tính cho sở cần tính tốn hệ giàn giáo chịu tải trọng ngang Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): - Đăng Tạp chí Xây dựng & Đơ thị năm 2022 Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) max 986.88 =  100 = 42.91% → Tận dụng 42.91% làm việc của vật liệu f c 2300 Kiểm tra điều kiện ứng suất pháp lớn nhỏ tiết diện giằng ngang: = N M 0.05×102 0.048×104 + = + = 201.99 ( daN/ cm )  f  c = 2300 ( daN/ cm ) A Wx 2.51 2.4 = N M 0.05×102 0.048×104 − = − = −198.01( daN/ cm )  f  c = 2300 ( daN/ cm ) A Wx 2.51 2.4 max 201.99 =  100 = 8.78% → Tận dụng 8.78% làm việc của vật liệu f c 2300 Bảng 28: Các TH tối ưu giằng giàn giáo Ringlock Giàn giáo Ring Lock Dạng kết cấu  Hệ Đặc điểm nội lực σ  (%)   986.88 42.91 96.53 4.20 4.42 0.19 201.99 8.78 230.36 10.02 (mm) Mmax Ntu 0.614 0.060 Cây Mmin Ntu chống -0.060 -0.010 Mtu Nmax 0.000 -0.200 Mmax Ntu 1.65 Giằng ngang 56 0.048 0.050 Mmin Ntu -0.055 -0.030 Mtu Nmax 0.024 -1.510 Mmax Ntu 0.629 0.070 Cây Mmin Ntu chống -0.033 -0.060 Mtu Nmax 0.000 0.150 Mmax Ntu 160.56 6.96 1011.17 43.96 54.29 2.36 3.31 0.14 222.42 9.67 246.63 10.72 52.91 52.92 1004.31 43.67 38.74 1.68 3.31 0.15 193.65 8.42 1.77 0.053 -0.040 Giằng Mmin Ntu ngang -0.059 -0.020 Mtu Nmax 0.000 -1.270 Mmax Ntu 0.625 0.050 Cây Mmin Ntu chống -0.024 -0.010 Mtu Nmax 2.20 0.000 0.150 Giằng Mmax Ntu ngang 0.046 57 0.050 Mmin Ntu -0.053 -0.030 Mtu Nmax 0.023 -1.270 Mmax Ntu Cây chống 0.622 0.090 Mmin Ntu -0.052 0.010 Mtu Nmax 0.000 0.150 Mmax Ntu 222.03 9.65 146.43 6.37 1000.38 43.50 83.68 3.64 3.31 0.15 257.42 11.20 278.25 12.10 222.26 9.66 993.52 43.20 88.22 3.84 3.31 0.15 220.83 9.60 2.90 2.60 0.057 -0.500 Giằng Mmin Ntu ngang -0.062 -0.500 Mtu Nmax 0.039 -1.500 Mmax Ntu 0.618 0.070 Cây Mmin Ntu chống -0.054 0.070 Mtu Nmax Giằng 58 0.000 0.150 Mmax Ntu ngang 0.053 0.000 Mmin Ntu -0.060 0.000 Mtu Nmax 0.031 -1.500 Mmax Ntu 0.657 0.060 Cây Mmin Ntu chống -0.025 -0.030 Mtu Nmax 0.000 0.160 Mmax Ntu 0.065 -0.200 Giằng Mmin Ntu ngang -0.078 -0.200 Mtu Nmax 0.030 -1.050 Mmax Ntu 0.738 0.030 Cây Mmin Ntu chống -0.109 -0.010 Mtu Nmax 250.00 10.87 188.92 8.21 1055.90 45.91 40.79 1.77 3.54 0.15 278.80 12.12 332.96 14.48 166.83 7.25 1185.25 54.53 175.18 7.62 3.98 0.17 3.00 3.30 0.000 59 0.180 Mmax Ntu 0.072 -0.330 Giằng Mmin Ntu ngang -0.088 -0.330 Mtu Nmax 0.033 -0.940 Mmax Ntu 0.617 0.070 Cây Mmin Ntu chống -0.053 0.000 Mtu Nmax 0.000 -0.170 Mmax Ntu 0.046 0.060 Giằng Mmin Ntu ngang -0.053 -0.040 Mtu Nmax 0.026 -1.500 313.14 13.62 379.91 16.51 174.95 7.61 991.97 43.13 85.07 3.7 3.76 0.16 194.05 8.44 222.42 9.67 168.094 7.31 2.40 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Lực quán tính xuất hệ qua ba lần bơm lệch không đáng kể Điều khối lượng bơm xuất hoạt động máy bơm tĩnh khơng thay đồi nhiều Lực qn tính lớn xuất xe bơm thứ tích 12m3 3.2851kN có số lần giật dao động khối lượng lớn so với xe lại Lực quán tính nhỏ xuất xe bơm thứ tích 8m3 2.801kN lúc số lần giật giao động xe 8m3 xe bơm có số lần giật lớn khối lượng lực qn tính giao động nhỏ xe Từ ba lần đo ta thấy khối lượng lực quán tính tỷ lệ thuận với thể tích xe cung cấp tỷ lệ nghịch với số lần giật Khối lượng lần giật cao lực qn tính xuất lớn Ta thấy giá trị trung bình ba lần giật 3.0024kN lệch khơng đáng kể so với kết xe Đối với giàn giáo thường: khơng xét việc tối ưu hóa hệ giằng việc bố trí đầy đủ hai giằng chéo bắt buộc để đảm bảo kĩ thuật biện pháp thi công Đối với giàn giáo nêm: bố trí hệ giằng TH4 TH6 tối ưu Đối với TH6, việc bố trí hệ giằng so le giúp tận dụng khả chịu lực vật liệu; TH4, việc bố trí bớt hàng giằng bên nội lực lớn không thay đổi tối ưu hóa khơng gian thi công bên tiết kiệm lượng giằng sử dụng Đối với giàn giáo Ringlock: bố trí hệ giằng TH2 TH7 tối ưu Đối với TH7, việc bố trí hệ giằng so le giúp tận dụng khả chịu lực vật liệu; TH2, việc bố trí giằng cách tầng khơng làm nội lực lớn thay đổi giúp tiết kiệm lượng giằng sử dụng tối ưu không gian sử dụng 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ 10, BỘ GD & ĐT [2] TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – tiêu chuẩn thiết kế [3] Catalogue thép hộp CÔNG TY GIÀN GIÁO XD BẢO TÍN [4] Catalogue giàn giáo nêm CƠNG TY GIÀN GIÁO XD PHÚ HƯNG, CÔNG TY GIÀN GIÁO XD AN PHÁT [5] Catalogue giàn giáo thường CÔNG TY TNHH GIÀN GIÁO VIỆT NAM (VnSC) [6] Catalogue giàn giáo ringlock, GIÀN GIÁO XÂY DỰNG ĐỨC TÀI, GIÀN GIÁO XÂY DỰNG PHÚ HƯNG [7] BÁO NGHỆ AN, “Những vụ sập giàn giáo khiến dư luận bàng hoàng”, 2015 [8] Catalogue xe bơm bê tông TRAILER-MOUNTED CONCRETE PUMP SYM5123 THB - 9018C-6S(R) 62 0124560789  95 499 959 &,=>?@3=A34B=& *+,->82B//B 1C-AD/E72>+(>+2+B/52D &,=>?@=C.C,F=G?@HI?C@, 18AD/E72F2.(72 1845.(J/2D 18AD/E72>82A' 18*+'K/2,(7/ &,=>?@=C.4?11=GG=?A *+,>82B//B3*876(972:05''(66(52 *85L-*+,-AD/E72>5.2D345''(66(5278 *85L-*+,-F/>+(F(2+345''(66(5278 *85L-*+,-AD/E72F5>+52D345''(66(5278 *85L-*+,-F/.(7'4+(2+345''(66(5278 *+,-AD/E72C2+,M/2D345''(66(5278 *+,-*+'F2I5345''(66(5278 *+,-.//,/01(2+345''(66(5278 1C-,/52D>+2+*+5345''(66(5278 1C-AD/E72>+(>+2+B/52D3G7087:8E &,=>?@GCA,C,1=A=G>@C>?@G AD/E72>+(,(7/.(2+ 7>+(>+2+B5 I/(>+2+,: AD/E72B5(A' B&C,?=4& N'$OAD/E72>8(859O >+2+K/29(6:8(0:OBA5(OF(7:A' >7) $P !"#$% !"#$% &'()99:;'0-79/-